ECOSCIENZA Numero 6 • Anno 2017
Esistono tecnologie, o sequenze di tecnologie, che consentono di ridurre le concentrazioni di contaminanti emergenti e delle sostanze prioritarie (Dir 2013/39/EU) a livelli inferiori a 1 ng/l. Si richiedono però sempre verifiche sperimentali e studi ad hoc per i contaminanti molto recalcitranti. Negli ultimi anni è aumentata, nei corpi idrici, la presenza di composti xenobiotici che persistono a lungo in ambiente. Tali numerose e diverse sostanze, accomunate nella definizione di microinquinanti organici, sono presenti in concentrazioni molto basse (< ng/l - μg/l), in grado di determinare effetti negativi, accertati o presunti. Tra questi, pesticidi, prodotti chimici industriali, prodotti farmaceutici, ormoni steroidei ecc. [1]. In ambito europeo esiste la lista delle sostanze prioritarie, per le quali sono già definiti a livello europeo degli standard di qualità ambientale (SQA). A fianco di queste, vi è poi la classe dei contaminanti emergenti, sostanze non ancora regolamentate, ma che potrebbero diventarlo, in base a studi e indagini circa la loro presenza, persistenza, l’(eco) tossicità e gli effetti sulla salute umana. Nella lista di sostanze prioritarie, di cui alla Dir 2013/39/EU, sono comprese 45 sostanze, alcune delle quali riportate in tabella 1. Per quanto attiene agli emergenti, la Watch List della decisione UE 2015/495 contiene 10 contaminati tra i quali farmaci (diclofenac), ormoni (17a-etinilestradiolo e 17b-estradiolo), insetticidi ed erbicidi. La quantificazione e previsione dei rendimenti conseguibili con le tecnologie oggi disponibili risulta un tema complesso e contraddittorio. In questo articolo si inquadrano, in estrema sintesi, gli elementi fondamentali che determinano la rimozione di microinquinanti organici negli impianti di potabilizzazione e depurazione e si riportano tre casi di specie, a scala reale o pilota, riferiti ad acque di approvvigionamento, reflue e fanghi.
completa dei contaminanti. Nella realtà, possono esservi situazioni di degradazione incompleta e formazione di prodotti intermedi. Gli altri meccanismi di trattamento portano, invece, al trasferimento dei contaminanti da una fase ad un’altra (ad es. per adsorbimento su carbone attivo) o la loro separazione/concentrazione (ad es. i retentati dei trattamenti a membrane o il materiale separato per sedimentazione). Il comportamento dei microinquinanti negli impianti di trattamento è caratterizzato da ampi margini di incertezza dovuti a: - presenza in matrici complesse e multicomponenti - concentrazioni dei contaminanti variabili nel tempo - risultati pubblicati ottenuti in condizioni controllate o poco rappresentative delle condizioni impiantistiche - difficoltà di studio, per le basse concentrazioni, compresenza in più fasi e limitata accuratezza analitica. Nelle filiere standard degli impianti di potabilizzazione da acque superficiali sono presenti processi potenzialmente adeguati per rimuovere microinquinanti. Le fasi di chiariflocculazione e filtrazione
TAB. 1 CONTAMINANTI EMERGENTI Esempi di sostanze prioritarie e relativo SQA. AA: media annua; CMA: concentrazione massima ammissibile.
Meccanismi di rimozione e criticità L’efficacia dei trattamenti dipende in primo luogo da caratteristiche e proprietà dei microinquinanti (peso molecolare, solubilità, volatilità, polarità, adsorbibilità e biodegradabilità) e dalle condizioni operative dei processi, che possono essere di tipo fisico, chimico e biodegradativo, oltre che da effetti sinergici o antagonistici dovuti alla compresenza di altri inquinanti. Solo i trattamenti di biodegradazione e di ossidazione possono portare, in teoria, alla mineralizzazione
FIG. 1 CONTAMINANTI EMERGENTI
SQA-CMA (μg/L)
Identificata come sostanza pericolosa
0,3
2,0
X
0,1
Non applicabile
Sostanze Prioritarie
SQA-AA (μg/L)
4-Nonilfenolo Ottilfenoli Benzo(a)pirene
1,7 x 10-4
0,27
X
PFOS e derivati
6,5 x 10
36
X
-4
AMBIENTE E SALUTE
(CFC) rimuovono solidi colloidali e sospesi e possono quindi rimuovere anche microinquinati su essi adsorbiti. Tanto i trattamenti ossidativi (O3, AOP ecc.), che i trattamenti di adsorbimento su carbone attivo rappresentano soluzioni di ampia efficacia sui microinquinanti. La resa di entrambi i processi dipende da aspetti progettuali, quali tipo/dose e tempo di contatto per gli agenti ossidanti e tipo/porosità per i carboni attivi, e dalle condizioni operative, tra cui la presenza di altri composti. Rimozioni molto elevate sono conseguibili con trattamenti a membrana, in ragione del peso molecolare della sostanza di interesse. Rese prossime al 100% possono essere generalmente ottenute con membrane di nanofiltrazione (NF) o osmosi inversa (OI), grazie a meccanismi di stacciatura dimensionale, repulsione elettrica e adsorbimento. Gli attuali impianti di depurazione dei reflui non sono progettati come barriera completa per rimuovere microinquinanti organici, pur ottenendo per alcuni di questi delle significative rimozioni. Nei processi biologici, corpo centrale di un impianto di depurazione, i meccanismi di rimozione sono: - la biodegradazione, con mineralizzazione completa o parziale della sostanza - la rimozione per via fisica o fisicochimica, per inglobamento nelle matrici solide e/o adsorbimento, ad es. nei/sui fiocchi di fango attivo allontanati dal processo biologico. La biodegradabilità di alcune sostanze organiche prioritarie è dimostrata [2] per condizioni operative tuttavia non
I processi per la rimozione dei contaminanti emergenti
Biodegradabilità di alcuni contaminanti emergenti [3].
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